작업 대기열을 사용한 정밀 병렬 처리

이 예에서는, 지정된 파드에서 여러 병렬 워커 프로세스가 있는 쿠버네티스 잡(Job)을 실행한다.

이 예에서는, 각 파드가 생성될 때, 작업 대기열에서 하나의 작업 단위를 선택하여, 처리하고, 대기열이 비워질 때까지 반복한다.

이 예에서의 단계에 대한 개요는 다음과 같다.

1. 작업 대기열을 보관할 스토리지 서비스를 시작한다. 이 예에서는, Redis를 사용하여 작업 항목을 저장한다. 이전 예에서는, RabbitMQ를 사용했다. 이 예에서는, AMQP가 길이가 정해져 있는 작업 대기열이 비어있을 때 클라이언트가 이를 감지할 수 있는 좋은 방법을 제공하지 않기 때문에 Redis 및 사용자 지정의 작업 대기열 클라이언트 라이브러리를 사용한다. 실제로는 Redis와 같은 저장소를 한 번 설정하고 여러 작업과 다른 것들의 작업 대기열로 재사용한다.
2. 대기열을 만들고, 메시지로 채운다. 각 메시지는 수행할 하나의 작업을 나타낸다. 이 예에서, 메시지는 긴 계산을 수행할 정수다.
3. 대기열에서 작업을 수행하는 잡을 시작한다. 잡은 여러 파드를 시작한다. 각 파드는 메시지 대기열에서 하나의 작업을 가져와서, 처리한 다음, 대기열이 비워질 때까지 반복한다.

시작하기 전에

쿠버네티스 클러스터가 필요하고, kubectl 커맨드-라인 툴이 클러스터와 통신할 수 있도록 설정되어 있어야 한다. 만약, 아직 클러스터를 가지고 있지 않다면, minikube를 사용해서 생성하거나 다음의 쿠버네티스 플레이그라운드 중 하나를 사용할 수 있다.

• Katacoda
• Play with Kubernetes

잡의 기본적이고, 병렬 작업이 아닌, 사용법에 대해 잘 알고 있어야 한다.

Redis 시작

이 문서의 예시에서는, 단순함을 위해, Redis의 단일 인스턴스를 시작한다. Redis를 확장 가능하고 중복적으로 배포하는 예에 대해서는 Redis 예시를 참고한다.

다음 파일을 직접 다운로드할 수도 있다.

• redis-pod.yaml
• redis-service.yaml
• Dockerfile
• job.yaml
• rediswq.py
• worker.py

작업으로 대기열 채우기

이제 몇 가지 "작업"으로 대기열을 채운다. 이 예제의 작업은 문자열을 출력하는 것이다.

Redis CLI를 실행하기 위한 임시 대화형 파드를 시작한다.

kubectl run -i --tty temp --image redis --command "/bin/sh"
Waiting for pod default/redis2-c7h78 to be running, status is Pending, pod ready: false
Hit enter for command prompt

이제 엔터 키를 누르고, redis CLI를 시작하고, 몇몇 작업 항목이 포함된 목록을 생성한다.

# redis-cli -h redis
redis:6379> rpush job2 "apple"
(integer) 1
redis:6379> rpush job2 "banana"
(integer) 2
redis:6379> rpush job2 "cherry"
(integer) 3
redis:6379> rpush job2 "date"
(integer) 4
redis:6379> rpush job2 "fig"
(integer) 5
redis:6379> rpush job2 "grape"
(integer) 6
redis:6379> rpush job2 "lemon"
(integer) 7
redis:6379> rpush job2 "melon"
(integer) 8
redis:6379> rpush job2 "orange"
(integer) 9
redis:6379> lrange job2 0 -1
1) "apple"
2) "banana"
3) "cherry"
4) "date"
5) "fig"
6) "grape"
7) "lemon"
8) "melon"
9) "orange"

자, 키 job2 가 있는 목록이 작업 대기열이 된다.

참고: Kube DNS를 올바르게 설정하지 않은 경우, 위 블록의 첫 번째 단계를 redis-cli -h $REDIS_SERVICE_HOST 로 변경해야 할 수 있다.

이미지 생성

이제 실행할 이미지를 만들 준비가 되었다.

redis 클라이언트와 함께 python 워커 프로그램을 사용하여 메시지 큐에서 메시지를 읽는다.

rediswq.py(다운로드)라는 간단한 Redis 작업 대기열 클라이언트 라이브러리가 제공된다.

잡의 각 파드에 있는 "워커" 프로그램은 작업 대기열 클라이언트 라이브러리를 사용하여 작업을 가져온다. 다음은 워커 프로그램이다.

application/job/redis/worker.py

#!/usr/bin/env python

import time
import rediswq

host="redis"
# Uncomment next two lines if you do not have Kube-DNS working.
# import os
# host = os.getenv("REDIS_SERVICE_HOST")

q = rediswq.RedisWQ(name="job2", host="redis")
print("Worker with sessionID: " +  q.sessionID())
print("Initial queue state: empty=" + str(q.empty()))
while not q.empty():
  item = q.lease(lease_secs=10, block=True, timeout=2) 
  if item is not None:
    itemstr = item.decode("utf-8")
    print("Working on " + itemstr)
    time.sleep(10) # Put your actual work here instead of sleep.
    q.complete(item)
  else:
    print("Waiting for work")
print("Queue empty, exiting")

worker.py, rediswq.py 및 Dockerfile 파일을 다운로드할 수 있고, 그런 다음 이미지를 만들 수도 있다.

docker build -t job-wq-2 .

이미지 푸시

도커 허브(Docker Hub)를 위해, 아래 명령으로 사용자의 username과 앱 이미지에 태그하고 허브에 푸시한다. <username> 을 사용자의 허브 username으로 바꾼다.

docker tag job-wq-2 <username>/job-wq-2
docker push <username>/job-wq-2

공용 저장소로 푸시하거나 개인 저장소에 접근할 수 있도록 클러스터를 구성해야 한다.

Google Container Registry를 사용하는 경우, 사용자의 프로젝트 ID로 앱 이미지에 태그를 지정하고 GCR로 푸시한다. <project> 를 사용자의 프로젝트 ID로 바꾼다.

docker tag job-wq-2 gcr.io/<project>/job-wq-2
gcloud docker -- push gcr.io/<project>/job-wq-2

잡 정의

다음은 잡 정의이다.

application/job/redis/job.yaml

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: job-wq-2
spec:
  parallelism: 2
  template:
    metadata:
      name: job-wq-2
    spec:
      containers:
      - name: c
        image: gcr.io/myproject/job-wq-2
      restartPolicy: OnFailure

사용자 자신의 경로로 gcr.io/myproject 를 변경하려면 잡 템플릿을 편집해야 한다.

이 예에서, 각 파드는 대기열의 여러 항목에 대해 작업한 다음 더 이상 항목이 없을 때 종료된다. 워커는 작업 대기열이 비어있을 때를 감지하고 잡 컨트롤러는 작업 대기열에 대해 알지 못하기 때문에, 작업이 완료되면 워커에게 신호를 보낸다. 워커는 성공적으로 종료하여 대기열이 비어 있음을 알린다. 따라서, 워커가 성공적으로 종료하자마자, 컨트롤러는 작업이 완료되었음을 인식하고, 파드가 곧 종료된다. 따라서, 잡 완료 횟수를 1로 설정했다. 잡 컨트롤러는 다른 파드도 완료될 때까지 기다린다.

잡 실행

이제 잡을 실행한다.

kubectl apply -f ./job.yaml

이제 조금 기다린 다음, 잡을 확인한다.

kubectl describe jobs/job-wq-2
Name:             job-wq-2
Namespace:        default
Selector:         controller-uid=b1c7e4e3-92e1-11e7-b85e-fa163ee3c11f
Labels:           controller-uid=b1c7e4e3-92e1-11e7-b85e-fa163ee3c11f
                  job-name=job-wq-2
Annotations:      <none>
Parallelism:      2
Completions:      <unset>
Start Time:       Mon, 11 Jan 2016 17:07:59 -0800
Pods Statuses:    1 Running / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:       controller-uid=b1c7e4e3-92e1-11e7-b85e-fa163ee3c11f
                job-name=job-wq-2
  Containers:
   c:
    Image:              gcr.io/exampleproject/job-wq-2
    Port:
    Environment:        <none>
    Mounts:             <none>
  Volumes:              <none>
Events:
  FirstSeen    LastSeen    Count    From            SubobjectPath    Type        Reason            Message
  ---------    --------    -----    ----            -------------    --------    ------            -------
  33s          33s         1        {job-controller }                Normal      SuccessfulCreate  Created pod: job-wq-2-lglf8


kubectl logs pods/job-wq-2-7r7b2
Worker with sessionID: bbd72d0a-9e5c-4dd6-abf6-416cc267991f
Initial queue state: empty=False
Working on banana
Working on date
Working on lemon

보시다시피, 사용자의 파드 중 하나가 여러 작업 단위에서 작업했다.

대안

대기열 서비스를 실행하거나 작업 대기열을 사용하도록 컨테이너를 수정하는 것이 불편한 경우, 다른 잡 패턴 중 하나를 고려할 수 있다.

만약 실행할 백그라운드 처리 작업의 연속 스트림이 있는 경우, ReplicaSet 이 있는 백그라운드 워커를 실행하는 것과, https://github.com/resque/resque와 같은 백그라운드 처리 라이브러리를 실행하는 것이 좋다.